(57)【要約】【課題】指紋パターンあるいは指や手の静脈パターンを認証する個人識別装置に用いられる偽造物を検出する個人識別装置を提供する。【解決手段】被写体２の特徴部分を可視光によりカラー撮像して複数の色成分毎の画像データを出力する撮像手段４と、撮像手段４の各色成分毎の画像データから特徴部分の色の識別値を演算することで色を検出する色検出手段２３ａと、色の識別値が予め記録されるデータ記録手段７ａと、色検出手段２３ａで検出された画像色をデータ記録手段７ａに記録された色の識別値により判定する色判定手段２３ｂと、撮像手段４、色検出手段２３ａ、データ記録手段７ａ及び色判定手段２３ｂの各動作を制御すると共に、検出された色が登録された画像データの色と適合しない場合に特徴部分を偽造物と判定する制御手段１２を備える。【選択図】図１
2007122237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の個人認証に用いられる身体固有の特徴部分を、被写体として少なくとも可視光によりカラーで撮像し、複数の色成分毎の画像データを出力する撮像手段と、
前記撮像手段からの各色成分毎の画像データから、前記生体の特徴部分の色を検出する色検出手段と、
前記身体の特徴部分が可視光により撮像された場合の画像データが予め記録されるデータ記録手段と、
前記色検出手段で検出された画像色を、前記データ記録手段に記録された画像データにより識別して適合するか否かを判定する色判定手段と、
前記撮像手段、色検出手段、データ記録手段及び色判定手段の各動作を制御すると共に、前記身体の特徴部分から検出された色が登録された画像データの色と適合しない場合に、生体の前記特徴部分を偽造物と判定する制御手段
を備えることを特徴とする偽造判定用撮像装置。
【請求項２】
前記色検出手段は、前記生体の特徴部分の色を識別するための値を演算することで色を検出し、
前記データ記録手段は、前記画像データの少なくとも色を識別するための値を予め記録し、
前記色判定手段は、前記画像色を、前記画像データの色を識別するための値により識別する
ことを特徴とする請求項１に記載の偽造判定用撮像装置。
【請求項３】
前記色検出手段は、前記生体の特徴部分の画像データから、前記生体の特徴部分の色を識別するための値として、少なくとも色相Ｈ及び彩度Ｓの値を演算する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の偽造判定用撮像装置。
【請求項４】
前記色検出手段は、前記生体の特徴部分の画像データから、以下の式を用いて少なくとも色相Ｈ及び彩度Ｓの値を演算する
ことを特徴とする請求項３に記載の偽造判定用撮像装置。
Ｌ＝Ｙ
Ｈ＝ａｒｃｔａｎ（Ｖ／Ｕ）
Ｓ＝（Ｕ×Ｕ＋Ｖ×Ｖ）１／２
但し、
Ｙ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ
Ｕ＝Ｂ−Ｙ
Ｖ＝Ｒ−Ｙ
（但し、Ｈ：色相、Ｓ：彩度、Ｌ：明度、Ｙ：輝度、Ｒ：赤色の出力値、Ｇ：緑色の出力値、Ｂ：青色の出力値）
【請求項５】
前記色判定手段は、前記色相Ｈの値が所定の最小値と所定の最大値の間にあり、前記彩度Ｓの値が所定の最大値以下であるという条件を満足する場合に適合すると判定する
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の偽造判定用撮像装置。
【請求項６】
前記色検出手段は、前記生体の特徴部分の画像データから、さらに明度Ｌの値を演算し、
前記明度の値を用いて、前記生体の特徴部分の形状パターン及び濃淡の変化から、前記生体の特徴部分の領域を検出し、該検出結果を前記色検出手段に送出する被写体形状判定手段を備え、
前記色検出手段は、各色成分毎の画像データから、前記生体の特徴部分の領域のデータを背景部分の領域のデータと分離させて色を検出する
ことを特徴とする請求項３〜５の何れかに記載の偽造判定用撮像装置。
【請求項７】
前記撮像手段は、少なくとも可視光の発光スペクトルを撮像可能であり、複数の色成分フィルタが各画素の上部に所定順序で配列された固体撮像素子を含む
ことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の偽造判定用撮像装置。
【請求項８】
前記撮像手段により、前記被写体を反射光により撮像させるために、前記被写体を前記撮像手段の側から可視光領域内の発光スペクトルで照射する偽造判定用照明手段を備える
ことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の偽造判定用撮像装置。
【請求項９】
請求項１〜８の何れかに記載の偽造判定用撮像装置の構成に加え、
前記データ記録手段には、さらに前記身体の特徴部分の画像データから少なくとも個人識別処理に用いる値が予め記録され、
前記撮像手段からの各色成分毎の画像データを、前記データ記録手段に登録された画像データと比較して適合するかを判定する個人識別処理手段を備え、
前記制御手段は、さらに前記個人識別処理手段の動作を制御すると共に、前記身体の特徴部分から検出された色が登録された画像データの色と適合する場合に、個人識別処理手段の処理を実施する
ことを特徴とする個人識別装置。
【請求項１０】
前記被写体を前記撮像手段の反対側から赤色光又は近赤外光領域内の発光スペクトルで照射する個人識別用照明手段を備え、
前記撮像手段は、前記可視光に加えて前記個人識別用照明手段の照射光により撮像された画像データを出力可能であり、
前記データ記録手段には、前記個人識別用照明手段の照射光により撮像された場合の画像データが予め記録され、
前記制御手段は、前記偽造判定用撮像装置の処理を実施させ、前記身体の特徴部分から検出された色が登録された画像データの色と適合する場合には、前記個人識別用照明手段を点灯させて前記個人識別処理手段の処理を実施する
ことを特徴とする請求項９に記載の個人識別装置。
【請求項１１】
前記被写体と前記撮像手段の間に、前記被写体からの赤色光又は近赤外光領域内の発光スペクトルを遮光する赤外カットフィルタが、挿入位置と非挿入位置を切替可能に設けられ、
前記撮像手段は、前記可視光に加えて前記赤色光又は近赤外光領域内の発光スペクトルの照射光により撮像された画像データを出力可能であり、
前記データ記録手段には、前記赤色光又は近赤外光領域内の発光スペクトルの照射光により撮像された場合の画像データが予め記録され、
前記制御手段は、前記赤外カットフィルタを非挿入位置に配置させて前記偽造判定用撮像装置の処理を実施させ、前記身体の特徴部分から検出された色が登録された画像データの色と適合する場合には、前記赤外カットフィルタを挿入位置に配置させて前記個人識別処理手段の処理を実施する
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の個人識別装置。
【請求項１２】
前記固体撮像素子は、前記個人識別用照明手段の照射光を受光するために、上部に前記複数の色成分フィルタが配列されない画素が所定順序で配列される
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の個人識別装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記偽造判定用撮像装置の処理を実施させ、前記身体の特徴部分から検出された色が登録された画像データの色と適合しない場合には、生体の前記特徴部分を偽造物と判定して、個人識別処理手段の処理を中止する
ことを特徴とする請求項９〜１２の何れかに記載の個人識別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人等の生体における指紋パターンあるいは静脈パターン等の身体固有の特徴部分のデータを利用して本人自身であることを認証する個人認証装置に関し、特に、その身体の特徴部分が偽造物ではないことを判定する機能を備える個人認証装置あるいはその撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年になり、例えば建物の入退室管理や現金自動支払機の本人確認あるいは携帯電話やパソコン等のセキュリティ管理に個人認証の必要性が増しており、その個人認証の技術として生体の指紋パターンや静脈パターン等の身体固有のデータを用いるバイオメトリクスが知られている。
【０００３】
バイオメトリクスの中では、例えば、指の爪側の光源から光を投射してその指紋側表面で散乱した光を検出して指紋パターンを撮像する接触型の指紋認証装置、指又は手に近赤外光を透過させてその透過率が低い静脈パターンの配置を検出する静脈認証装置等が良く知られている。静脈認証装置は、静脈内を流れる血液中のヘモグロビンが近赤外光の波長に対して大きな減衰（吸収）率（波長依存性の特性）を有していることを利用している。
【０００４】
従来の接触型の指紋認証装置では、例えば、指を接触させる透過板の接触面に指紋パターンが残留する問題や、他人も透過板に接触することから衛生面やユーザの心理的抵抗感の問題、あるいは、透過板に汗等の水分が付着した場合に指からの散乱光が変化して指紋パターンのコントラストが低下する問題等がある。
【０００５】
この接触型の指紋認証装置における各種の問題については、指紋パターンの撮像を非接触で実施する非接触型の指紋認証装置を用いることで解決できることが知られている。また、非接触型の指紋認証装置の場合でも、例えば、近赤外光または赤の波長領域の光源とその波長に感度領域を有する撮像素子を用いて非接触型の指紋認証する場合には、指紋パターンと静脈パターンが重畳された画像が撮像されることになる。これについては、重畳画像データを平滑化することで線幅が狭い指紋パターンが除去されて静脈パターンのみが残り、さらにこの静脈パターンの画像を元の重畳画像から減じた差分画像では指紋パターンが得られることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
さらに、指紋パターンを模して製作された偽造指を指紋認証装置を用いた場合に、その偽造指の指紋パターンを認証してしまう可能性を有しているという問題があった。また、従来の静脈認証装置でも、指（又は手）の静脈パターンを模して製作された偽造指（手）を用いた場合に、その偽造指の静脈パターンを認証してしまう可能性を有しているという問題があった。
【０００７】
この認証装置がパターンを模して製作された偽造物を認証してしまう問題について、例えば、目の虹彩パターンを認証する場合には、照射光の光量変化に応じて虹彩の瞳孔径寸法が変化（大光量側に変化する場合に収縮し、小光量側に変化する場合に拡大）する特性を利用して、照射される光量を２段階に変化させるか、照射される光量を変化させるために２種類の光源を用いることで虹彩の偽造物を検出する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−８５５３８号公報  （第５−６頁、第１図）
【特許文献２】特開２００３−３０６５９号公報（第７−９頁、第６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の指紋パターンあるいは指や手の静脈パターンを認証する個人識別装置では、指や手の形状が照射される光量により変化する特性を有しているわけではないので、特許文献２の照射光の光量変化に応じて偽造物を検出する方法を適用することは不可能であった。
【００１０】
本発明は上述したような課題を解決するためになされたもので、指紋パターンあるいは指や手の静脈パターンを認証する個人識別装置に用いられる偽造物を検出する偽造判定用撮像装置あるいはそのような偽造判定用撮像装置を含む個人識別装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る偽造判定用撮像装置は、生体の個人認証に用いられる身体固有の特徴部分を、被写体として少なくとも可視光によりカラーで撮像し、複数の色成分毎の画像データを出力する撮像手段と、
撮像手段からの各色成分毎の画像データから、生体の特徴部分の色を検出する色検出手段と、
身体の特徴部分が可視光により撮像された場合の画像データの値が予め記録されるデータ記録手段と、
色検出手段で検出された画像色を、データ記録手段に記録された画像データにより識別して適合するか否かを判定する色判定手段と、
撮像手段、色検出手段、データ記録手段及び色判定手段の各動作を制御すると共に、身体の特徴部分から検出された色が登録された画像データの色と適合しない場合に、生体の前記特徴部分を偽造物と判定する制御手段を備える。
【００１２】
この発明に係る個人識別装置は、上記した偽造判定用撮像装置の構成に加え、
データ記録手段には、さらに身体の特徴部分の画像データから少なくとも個人識別処理に用いる値が予め記録され、
撮像手段からの各色成分毎の画像データを、データ記録手段に登録された画像データと比較して適合するかを判定する個人識別処理手段を備え、
制御手段は、さらに個人識別処理手段の動作を制御すると共に、身体の特徴部分から検出された色が登録された画像データの色と適合する場合に、個人識別処理手段の処理を実施する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、指紋パターンあるいは指や手の静脈パターンを認証する個人識別装置に用いられる偽造物を検出する偽造判定用撮像装置あるいはそのような偽造判定用撮像装置を含む個人識別装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る個人識別装置の基本構成を示すブロック図である。
【００１５】
個人識別用照明手段１は、被写体２を固体撮像素子４の反対側から赤色光又は近赤外光領域内の発光スペクトルで照射し、撮像処理手段６から照明切替制御信号ＣＢが入力され、被写体２を固体撮像素子４の反対側から、赤色光又は近赤外光の波長領域（７５０ｎｍから１０００ｎｍ）内の発光スペクトル特性を有する光を出射する。出射光は、被写体２を透過する際に、血液等の身体の成分の影響を受けて、例えば、指や手の中の静脈パターンに沿って吸収され、又、表面形状等の影響を受けて、例えば、指紋パターンに沿って散乱される。
【００１６】
被写体２は、指又は手等の生体における個人認証に用いられる身体固有の特徴を備える部分であり、又、個人識別用照明手段１からの近赤外光が透過可能な生体の部分である。被写体２の個人識別処理は、被写体２を透過した近赤外光が固体撮像素子４で撮像されて画像データとして出力され、その画像データが信号処理されることにより可能となる。個人識別処理では、被写体２からの透過光に基づく画像データの成分から、静脈及び指紋に沿ってコントラストが変化するパターンが検出される。
【００１７】
レンズ３は、被写体２を透過して出射された近赤外光を、固体撮像素子４上に結像させて撮像するレンズ又はレンズ群であり、例えば自動焦点調整（合焦）機能を有する。また、レンズ３の焦点調整機能は、用途に応じて、例えば、固定焦点を手動により切換える構成、あるいは、パンフォーカスにより無調整とした構成等を用いてもよく、自動焦点調節機能を必ず備える必要はない。さらに、レンズ３の焦点調整の構成としては、複数枚のレンズを組み合わせてレンズ間距離を調整する構成、ズーム機能を備えた構成、又は、平行なビームパスを持つテレセントリックな光学系を備えた構成でもよい。
【００１８】
固体撮像素子４は、本実施の形態における撮像手段であり、生体の個人認証に用いられる身体固有の特徴部分を、被写体２として可視光によりカラーで撮像し、複数の色成分毎の画像データを出力し、また、可視光に加えて赤色光又は近赤外光領域内の発光スペクトルの照射光により撮像された画像データを出力する。固体撮像素子４には、撮像処理手段６から駆動パルスＰＡが入力され、可視光及び個人識別用照明手段１からの赤色光又は近赤外光の波長領域の発光スペクトルを受光し、例えば、撮像画像に対応するアナログＲＧＢ信号の画像データを出力する。又、固体撮像素子４は、可視光に加えて個人識別用照明手段１の照射光により撮像された画像データを出力可能である。
【００１９】
又、照明手段から被写体を透過又は被写体表面で反射された光をその固体撮像素子４の表面で受光して光電変換して電気信号を出力する光電変換素子を含む。本実施の形態の光電変換素子としては、例えば、フォトダイオードであり、固体撮像素子としては、例えば、ＣＣＤ撮像素子であるが、ＣＭＯＳ撮像素子等を用いることも可能である。固体撮像素子４は、その他に固体撮像素子４の表面で受光された光信号を所定の時間だけ蓄積する蓄積時間制御手段と、その所定の時間だけ蓄積された蓄積電荷を画素ごとに撮像出力として取り出す取出手段を備えている。
【００２０】
固体撮像素子４には、複数の色成分フィルタが各画素の上部に、例えば、ベイヤー配列、或いは、ハニカム配列等の所定順序で２次元的に配置（配列）される。色成分フィルタは、原色や補色型のカラーフィルタでも構成することが可能である。固体撮像素子４の駆動方法は、本実施の形態ではＣＣＤ撮像素子で垂直転送パルスが４層で水平転送パルスが２層の場合を示したが、例えば、撮像素子の構造により決定される層数（例えば３層等）の垂直転送パルス等を用いてもよい。
【００２１】
図２は、図１に示した固体撮像素子４の構成の一例を示す図である。
図２に示された固体撮像素子４は、被写体２から受光された光を光電変換してその光量に従った電気信号を出力するためのフォトダイオード１３〜１６と、各フォトダイオード１３〜１６に蓄積された電荷を垂直転送する垂直ＣＣＤ１７と、垂直転送された信号を水平転送し、撮像出力として画素単位で取り出すための水平ＣＣＤ１８と、水平ＣＣＤ１８からの電荷を撮像出力として取り出すフローティング・ドレイン・アンプ１９で構成されている。フォトダイオード１３〜１６は、その受光部の各画素上に例えばＲＧＢ等の原色のカラーのフィルタを所定の配列に従って配置することで各色データを選択することができる。
【００２２】
図３は、図１及び図２に示した固体撮像素子４のカラーフィルタの配置の一例を示す図である。
図３では、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の原色系カラーフィルタをベイヤー配列に配置した場合の一般的な構成例（Ｇを市松状にＲとＢを線順次）を示している。カラーフィルタ及び画素の構成は、図３に示したベイヤー配列のみではなく、ハニカム配列を用いるようにしてもよい。
【００２３】
図４は、図１〜図３に示した固体撮像素子４のカラーフィルタの分光感度特性の一例を示す図である。
図４の横軸は入射光の波長（ｎｍ）であり、縦軸は受光感度出力（相対感度）である。波長の小さいほうに山がある点線の特性がＢのカラーフィルタの特性、真ん中に山がある一転鎖線の特性がＧのカラーフィルタの特性、波長の大きいほうに山がある実線の特性がＲのカラーフィルタの特性である。本実施の形態の個人認証装置では、被写体２による近赤外領域の光の透過特性及び吸収特性を用いて、被写体２の指紋パターン又は静脈パターンのコントラストを検出している。そのため、本実施の形態の固体撮像素子４のカラーフィルタの分光感度特性では、Ｒのカラーフィルタの受光感度特性が近赤外領域まで伸びている。
【００２４】
偽造判定用照明手段５は、撮像処理手段６から照明切替制御信号ＣＣが入力され、その反射光により被写体２を固体撮像素子４で撮像させるために、被写体２を固体撮像素子４の側から可視光の波長領域（３８０ｎｍから７８０ｎｍ）内の発光スペクトルで照射する。偽造判定用照明手段５は、例えば、蛍光灯、ハロゲンランプ、可視光域のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ    Ｄｉｏｄｅ：例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ単色のＬＥＤや白色ＬＥＤ）、レーザ光源等である。
【００２５】
被写体２の表面からの反射光や散乱光が固体撮像素子４で光電変換された画像データを、後述する撮像処理手段内の信号処理手段１０や個人識別処理装置７で利用するためには、固体撮像素子４の受光感度以上となるように被写体２が照明されている必要がある。この被写体２の照明としては、撮像装置が配置された周辺環境の外光（太陽光・蛍光灯）が十分に利用できる状況では省略することも可能であるが、例えば、太陽光は時間により変化し、被写体２が外光との間に位置する場合にはその照明光が遮られてしまうため、偽造判定用照明手段５により被写体２に照明で当てることで、安定して被写体２を照明することができる。
【００２６】
また、本実施の形態では、偽造判定用照明手段５を個人識別用照明手段１とは別体の構成として説明してきたが、例えば、偽造判定用照明手段５の位置に、個人識別用照明手段１の光源としても使用可能であるように発光スペクトルの切換が可能な光源装置を配置し、偽造判定用照明手段５の位置の光源からの出射光をミラー等や反射させたりファイバー等でして誘導個人識別用照明手段１の位置から照射させる構成にすることで、個人識別用照明手段１及びその駆動回路等を削減することができ、撮像装置を小型化することができる。
【００２７】
撮像処理手段６は、例えば、個人識別処理手段７から撮像動作切替信号ＣＥが入力されて、偽造判定用照明手段５を点灯させると共に固体撮像素子４に駆動パルスＰＡを出力し、固体撮像素子４から出力されたアナログＲＧＢ信号を、サンプルホールドしてゲイン（利得）を制御し、デジタル信号に変換し、ホワイトバランスを制御し、階調補正して出力（ＳＣ）すると共に、ホワイトバランス制御された信号から被写体２の肌色を検出して判定し、さらに被写体２の形状も判定して肌色一致判定結果ＳＤを出力する。さらに詳しくは図５を用いて後述する。
【００２８】
個人識別処理手段７は、固体撮像素子４からの各色成分毎の画像データを、後述するデータ記録手段７ａに登録された画像データと比較して適合するかを判定する。個人識別処理手段７には、少なくとも身体の特徴部分が可視光（偽造判定用照明手段５の照射光）により撮像された場合の画像データ（肌色を識別するための値ＤＴ）が予め記録されるデータ記録手段７ａが備えられる。尚、本実施の形態では、データ記録手段７ａを個人識別処理手段７に含ませるように構成したが、個人識別処理手段７の外部に設けられるが個人識別処理手段７に接続されるデータベースとして構成しても良い。
【００２９】
データ記録手段７ａ又はデータベースとして用いることが可能な記憶媒体としては、フラッシュメモリ、ＩＣカード、磁気カード、携帯電話など通信手段やネットワークを介したサーバー等の種々の構成を用いることができる。
【００３０】
データ記録手段７ａ又はデータベースに登録されるデータの種類としては、指紋パターンや静脈パターン等の特徴点のデータ、被写体２の肌色に関するＬ＊ａ＊ｂ＊値、その肌色に関する値（登録データ）を登録した時の照明条件（色温度、照度）等が記録される。又、Ｌ＊ａ＊ｂ＊値の代わりに、ＸＹＺ３刺激値、或いは、ホワイトバランス制御手段１２のＲＧＢ出力を記録するようにしてもよい。
【００３１】
データ記録手段７ａには、例えば、身体の特徴部分が可視光により撮像された場合の画像データの少なくとも肌色を識別するための値が予め記録される。詳しくは、偽造判定用照明手段５の照射光により照射された画像データから各色（少なくとも緑色）の輝度信号のレベルの平均値（ＡＰＬ）と、分割領域毎の各色（少なくとも緑色）の積算値と、個人識別用照明手段１の照射光により撮像された場合の身体の特徴部分の画像データのうち少なくとも個人識別処理に用いる値が予め記録される。この個人識別処理手段７の処理は、撮像処理手段６からの肌色一致判定結果ＳＤが一致を示している場合には、例えば偽造判定用照明手段５を消灯して個人識別用照明手段１を点灯させるように照明が切り替えられて実施されるが、肌色一致判定結果ＳＤが一致を示していない場合には実施されない。さらに詳しくは図５を用いて後述する。
【００３２】
図５は、図１の個人識別装置における撮像処理手段６の内部構成を示したブロック図である。
以下に、図５を用いて撮像処理手段６の詳細な構成と機能について説明する。なお、図１と同一の機能を有する部分については、同一の符号を付与して説明を省略する。
【００３３】
アナログ信号処理手段８は、固体撮像素子４から出力された撮像信号（アナログＲＧＢ信号）と、タイミング生成手段１１からのサンプルホールドパルスＰＢと、制御手段１２からの利得制御信号ＣＦが入力され、アナログＲＧＢ信号に対してサンプルホールドパルスＰＢにより相関二重サンプリング処理（ＣＤＳ処理）が実施された後に、利得制御信号ＣＦによる増幅処理（ＡＧＣ）が実施される。この増幅処理（ＡＧＣ）では、例えば、制御手段１２で、Ａ／Ｄ変換信号ＳＡ等の撮像信号に比例した信号に対応させて利得制御信号ＣＦで増幅するゲイン（利得）の値を設定し、撮像信号のゲイン（利得）を制御することが可能である。
【００３４】
Ａ／Ｄ変換手段９は、タイミング生成手段１１から出力されたＡ／Ｄ変換クロックＰＣが入力されて、アナログ信号処理手段８でゲイン（利得）が補正された後のアナログＲＧＢ信号に対して、Ａ／Ｄ変換クロックＰＣによりサンプリングしてＡ／Ｄ変換出力ＳＡ（以下、デジタルＲＧＢ信号ＳＡとも記載する）を出力する。Ａ／Ｄ変換手段９の分解能は、一般的な表示機器等では８ビットの分解能を有していれば十分であるが、本実施の形態では後段の信号処理手段１０による色検出能力、階調補正能力、Ｓ／Ｎ比の各問題の改善、及び、微少なコントラスト検出とダイナミックレンジ確保を考慮した場合、１０ビット以上のＡ／Ｄ分解能が必要である。
【００３５】
信号処理手段１０は、Ａ／Ｄ変換手段９から出力されたＡ／Ｄ変換出力（デジタルＲＧＢ信号）ＳＡと、制御手段１２から出力されたホワイトバランス制御信号ＣＤと、個人識別処理手段７のデータ記録手段７ａに予め記録されている身体の特徴部分が可視光により撮像された場合の画像データの肌色を識別するための値ＤＴが入力されて、Ｒ画素とＧ画素の平均輝度値ＳＢと、分割領域毎のＧの積算値に対するＲＧＢ各色積算値ＳＦ（各分割領域毎のＧに対するＲとＢの積算値の比）と、ホワイトバランスに加えて階調も補正された後のデジタルＲＧＢ信号ＳＣと、肌色一致判定結果信号ＳＤが出力される。信号処理手段１０は、Ａ／Ｄ変換手段９の出力に対して、色成分に応じてカラー信号処理（カラーマトリクス処理）、ホワイトバランス、色成分ごとの分割領域毎のＲＧＢ各色積算値ＳＦ検出、階調変換などの画像処理を行う。
【００３６】
また、信号処理手段部１０は、Ａ／Ｄ変換手段から出力されたデジタルＲＧＢ信号の例えば階調を補間処理し、デジタルＲＧＢ信号を色差信号（ＹＣｂＣｒ）に変換する機能も有している。この階調を補間処理した後のデジタルＲＧＢ信号ＳＣは、図示しない表示装置に出力して表示させることや、図示しない外部記憶装置に保存することも可能である。
【００３７】
タイミング生成手段１１は、制御手段１２から駆動パルス切替制御信号ＣＡが入力され、撮像処理手段６の動作に関する全部分の同期を取るためにタイミング調整用の各種パルス（駆動パルスＰＡ、サンプルホールドパルスＰＢ、Ａ／Ｄ変換クロック、垂直同期信号ＰＤ）を生成して出力する。
【００３８】
タイミング生成手段１１は、例えば、固体撮像素子４に対する駆動パルスＰＡとして、以下の各パルス（ａ）〜（ｅ）を固体撮像素子４に規定された所定の手順に従って供給することで、固体撮像素子４に蓄積された電荷を撮像出力として読み出すことができる。
（ａ）水平ＣＣＤ１８を駆動して電荷を取り出すための水平転送パルス（例えば、２層駆動の場合は、位相がほぼ１８０度異なるφＨ１、φＨ２の２種類の駆動パルス）。
（ｂ）垂直ＣＣＤ１７で、電荷転送を実現するための垂直転送パルス（例えば、４層駆動の場合は、φＶ１、φＶ２、φＶ３、φＶ４と異なる４種類の駆動パルス）。
（ｃ）固体撮像素子４を構成するフォトダイオード１３〜１５から垂直ＣＣＤ１７へ電荷を読み出すためのゲートトランスファーパルス（φＴＧ）。
（ｄ）電子シャッタを実現するためのサブストレートパルス（φＳＵＢ）。
（ｅ）画素電荷をリセットするためのリセットゲートパルス（φＲＧ）。
【００３９】
また、タイミング生成手段１１は、アナログ信号処理手段８に対して、アナログＲＧＢ信号にＣＤＳ処理を実施させるために、アナログＲＧＢ信号ならびに黒レベルをサンプルホールドするためのパルス（サンプルホールドパルスＰＢ）を供給する。さらに、タイミング生成部１１は、Ａ／Ｄ変換手段９へＡ／Ｄ変換クロックＰＣを供給し、制御手段１２へ垂直同期信号ＰＤを供給する。また、例えば、図５に示されていない後段の信号処理や、メモリ機能、表示装置等に対して、それらを制御するパルス又は同期信号を生成することも可能である。
【００４０】
さらにタイミング生成手段１１は、制御手段１２からの駆動パルス切替制御信号ＣＡにより、上記した各パルス（駆動パルス）を切替て出力することができる。例えば、固体撮像素子４から全画素の電荷信号を読み出す全画素読出しや、固体撮像素子４から垂直ライン間引きして高速に電荷を読み出すドラフト読出し等のための各パルス（駆動パルス）を切り替えることができる。
【００４１】
制御手段１２は、個人識別処理手段７から撮像動作切替信号ＣＥにより、固体撮像素子４、信号処理手段１０（特に、後述する色検出手段２３ａ及び色判定手段２３ｂ）、個人識別処理手段７（データ記録手段７ａを含む）の各動作を制御して、まず偽造判定用撮像装置としての処理を実施させると共に、身体の特徴部分から検出された肌色が登録された画像データの肌色と適合しない場合には、生体の前記特徴部分を偽造物と判定して、個人識別処理手段７の処理を中止するが、検出された肌色が登録された画像データの肌色と適合する場合には、撮像装置の動作を個別の個人識別処理に対応した最適な動作に切換え（例えば、個人識別用照明手段１を点灯させ）、個人識別処理手段７の処理を実施する。
【００４２】
又、制御手段１２では、積算手段２２の結果をもとにホワイトバランスを制御（調整）する。例えば、分割領域毎のＲＧＢ各色積算値ＳＦにおける緑色の値に対する赤色と青色の値の比を求めホワイトバランス制御信号ＣＤを設定する。このホワイトバランス制御信号ＣＤをホワイトバランス制御手段２０に送信し、ホワイトバランス制御手段２０で各色の比を調整することで、ホワイトバランス制御が可能となる。ホワイトバランスが設定されることで、正確に肌色を検出することができる。また、ホワイトバランス制御手段２０で色温度を検出することで、偽造判定用照明手段５の光源の種類を特定することができる。さらに、被写体２の肌色以外の色も検出することができる。例えば、被写体２が汚れていた場合の、その汚れの位置を判別することができる。
【００４３】
以下、撮像動作切替信号ＣＥに応じて撮像装置の動作切換のために制御手段１２から出力される各信号について説明する。駆動パルス切替制御信号ＣＡは、固体撮像素子４の駆動波形（例えば、全画素読出しや、ドラフト読出し等）を切換える制御（駆動制御）を行うための信号である。
【００４４】
個人識別用照明切替制御信号ＣＢ及び偽造判定用照明切替制御信号ＣＣは、個人識別用照明手段１と偽造判定用照明手段５の各々の「点灯・点滅・消灯」及び「照度」を、個別の個人識別処理に対応させて制御するための信号である。
【００４５】
ホワイトバランス制御信号ＣＤは、信号処理手段１０からのＲ画素とＧ画素の平均輝度値ＳＢから信号処理手段１０内のホワイトバランスを制御する機能部（後述するホワイトバランス制御手段２０）を、個別の個人識別処置に対応させて制御するための信号である。
【００４６】
利得制御信号ＣＦは、制御手段１２により、Ａ／Ｄ変換信号ＳＡ等の撮像信号に比例した信号に対応させてアナログ信号処理手段８に含まれる増幅手段（図示せず）でアナログＲＧＢ信号を増幅するゲイン（利得）の値を設定した信号である。信号処理手段１０では、例えば、緑信号や輝度信号のＲ画素とＧ画素の平均輝度値ＳＢが求められて制御手段１２に送られ、制御手段１２では、そのＲ画素とＧ画素の平均輝度値ＳＢから露出条件を検出して最適なゲイン（利得）となるように利得制御信号ＣＦを設定する。
【００４７】
また、制御手段１２から出力される駆動パルス切替制御信号ＣＡ、個人識別用照明切替制御信号ＣＢ、偽造判定用照明切替制御信号ＣＣ、及び、ホワイトバランス制御信号ＣＤの各制御信号は、タイミング生成手段１１からの垂直同期信号ＰＤにフレーム同期させて制御することができる。フレーム同期させた制御では、例えば、個人識別用照明切替制御信号ＣＢを用いるフレーム単位の個人識別用照明手段の消灯・点灯制御や、アナログ信号処理手段８の利得制御などを実施することができる。なお、フレーム同期する必要がない制御信号については、フレーム同期させないで制御することができる。
【００４８】
個人識別処理手段７は、信号処理手段１０で信号処理された階調補正後のデジタルＲＧＢ信号ＳＣに基づいて、例えば、以下の処理を実施する。
（ｆ）第一の特徴点を抽出するために必要な画像領域を検出して切り出す処理（例えば、指紋パターンを第一の特徴点として抽出するために指の画像領域を検出して処理）と、
（ｇ）切り出した画像の正規化処理（例えば、画像の大きさ、輝度のばらつき、被写体２の傾き等を正規化する処理）、第一の特徴点を抽出する処理（例えば、切り出されて正規化された画像から指紋パターン又は静脈パターン等の特徴点又は特徴量を抽出し、その切り出された画像が適切か否かの判断を行い、適切でない場合には、再度画像の切り出しなど処理を行う。）と、
（ｈ）照合処理（データ記録手段７ａ又は他のデータベースに登録された特徴データと検出された第一の特徴点のデータを比較及び照合し、登録された特徴データと一致するか否かを判断する。）
【００４９】
本実施の形態では、信号処理手段１０（後述する色処理手段２３）から出力される肌色一致判定結果ＳＤに基づいて、個人識別処理手段７の処理を制御する。登録されていた肌色と検出された肌色が一致した場合は、個人識別処理手段７の個人識別処理を実行し、登録されていた肌色と検出された肌色が不一致の場合には、個人識別処理を実行しないことで、個人識別処理の処理時間を短縮させることができる。また、偽造判定用撮像素子と個人識別処理用撮像素子を共用させて１個にできるため、同一撮像素子で、肌色判別（偽造判定）と認識処理を実施でき、小型で高速な装置とすることができる。
【００５０】
図６は、図５に示された撮像処理手段６内の信号処理手段１０の構成の一例を示す図である。
ホワイトバランス制御手段２０は、Ａ／Ｄ変換手段９から出力されたＡ／Ｄ変換信号（デジタルＲＧＢ信号）ＳＡと、制御手段１２から出力されたホワイトバランス制御信号ＣＤが入力され、ホワイトバランス制御信号ＣＤに対応させて応じてデジタルＲＧＢ信号ＳＡのホワイトバランスを制御（調整）する。これにより、後述する色検出手段２３ａに入力される各色成分毎の画像データのホワイトバランスが補正される。各色成分毎の画像データのホワイトバランスを補正するためのホワイトバランス制御信号ＣＤとしては、後述する偽造判定用輝度レベル検出手段２７からの画像データの輝度信号のレベルの平均値（ＡＰＬ）を入力させるようにしてもよい。
【００５１】
階調変換手段２１は、ホワイトバランスが調整された後のデジタルＲＧＢ信号ＳＡをさらに階調補正（変換）する手段であり、後段の個人識別処理手段７で個人識別処理ができるコントラストを確保し、処理しやすい階調数になるように階調を補正する。
【００５２】
積算手段２２は、固体撮像素子４から出力された所定領域毎で各色成分毎の画像データを積算して出力する。より詳しくは、Ａ／Ｄ変換手段９の出力（デジタルＲＧＢ信号ＳＡ）から、各色の分割領域毎のＲＧＢ各色積算値を求め、その積算値をＧに対するＲとＢの比の信号ＳＦとして出力する手段である。積算結果は、予め設定された撮像画面の１画面をｎ×ｍ（ｎは画面水平方向の分割数、ｍは垂直方向の分割数：ｎ、ｍは正の整数）に分割した窓（分割領域）毎に求めることができる。ここで、分割された各窓のサイズは、積算手段２２又は制御手段１２に各窓のサイズを予め記録しておくことで問題はなくなり、例えば、均等分割されていても、不均等に分割されていてもよい。
【００５３】
本実施の形態の色処理手段２３は、概略的に以下の５つの処理を実施する。
（Ａ）ＲＧＢ出力をＸＹＺ３刺激値に変換する処理
（Ｂ）ＸＹＺ３刺激値を、Ｌ＊ａ＊ｂ＊値へ変換する処理
（Ｃ）登録データの肌色・照明に関するデータを抽出する処理
（Ｄ）検出した肌色を照明条件に基づき補正する処理
（Ｅ）登録データと補正した肌色の一致／不一致の結果を出力する処理
【００５４】
以下に（Ａ）から（Ｅ）の処理について説明する。
処理（Ａ）及び（Ｂ）は、ホワイトバランス制御手段２０から出力されるデジタルＲＧＢ信号（個人識別処理が実施される被写体２のホワイトバランスが調整されたデジタルＲＧＢ信号）にマトリクス演算を行う処理である。
演算の結果、ＸＹＺ３刺激値とＬ＊ａ＊ｂ＊値が得られる。
【００５５】
処理（Ｃ）は、個人識別装置７のデータ記録手段７ａ（又は個人識別装置７に接続された記録メディア）から、登録データを読み出す処理である。この処理では、特に肌色に関するデータ、及びそのデータ取得時の照明条件に関するデータを抽出する。
【００５６】
処理（Ｄ）は、検出した肌色を照明条件に基づいて補正する処理である。偽造判定用照明手段５の照明状態は、照明手段に固有のばらつきや、外光の状態（室外の太陽、蛍光灯、白熱灯）により影響を受ける。そのため、肌色検出結果も照明の影響を受けて変化する。この処理では、ホワイトバランス制御手段２０に入力するホワイトバランス制御信号ＣＤから得られる赤色と青色のゲイン（利得）をもとに、照明状態を判別し、肌色の検出結果を照明条件に応じてＶｏｎ  Ｋｒｉｅｓの法則等の関係式を用いて補正する。照明状態の判別方法としては、青色のゲイン（利得）が低く、赤色のゲイン（利得）が高い場合は、色温度の高い照明光（蛍光灯）と判別する。赤色のゲイン（利得）が低く、青色のゲイン（利得）が高い場合は、色温度の低い照明光（白熱灯）と判別する。このようにして、照明状態を判別することができる。
【００５７】
処理（Ｅ）は、上記処理（Ｄ）で補正した肌色が登録データの肌色と一致するか否か（不一致）の結果を出力する処理である。
登録データのＬ＊ａ＊ｂ＊値を例えばＬ＊１、ａ＊１、ｂ＊１とし、補正後のＬ＊ａ＊ｂ＊値を例えばＬ＊２、ａ＊２、ｂ＊２として、補正後のＬ＊ａ＊ｂ＊値（Ｌ＊２、ａ＊２、ｂ＊２）が、以下の肌色の条件を示す（１）式を満足する場合に、一般的な肌色の範囲に含まれると判断する。
Ｌ＊２＞Ａ  かつ  ｜ａ＊２−ｂ＊２｜＞Ｂ      ・・・（１）
但し、定数Ａ及びＢは、実験結果をもとに統計的に得られた数値である。
また、（１）式に示した判別条件は、比較的にハードウェア化しやすい条件を示しているが、統計的距離尺度を用いる条件でも良い。
【００５８】
続いて、（１）式を満足する場合、以下のばらつき範囲を示す（２）式を満足する場合に、Ｌ＊２はバラツキ範囲内に含まれると判断する。
α１  ＜＝  Ｌ＊１／Ｌ＊２  ＜＝  α２      ・・・（２）
ここで、α１およびα２は、実験結果をもとに統計的に得られた数値である。
また、（２）式に示したα１およびα２は、照明のばらつき、被写体２の体調、検出撮像素子のバラツキを考慮した設定がなされる。
【００５９】
上記したＬ＊２値と同様に、ａ＊２値、ｂ＊２値についても、（２）式と同様なバラツキを考慮した関係式が成り立つので、同様な式を用いて、ばらつき範囲内に含まれることを判断することができる。
以上から補正後のＬ＊ａ＊ｂ＊値（Ｌ＊２、ａ＊２、ｂ＊２）の各値とも、登録データ（Ｌ＊１、ａ＊１、ｂ＊１）に対する所定のバラツキ範囲内である場合に、肌色が一致であると判断することができる。
【００６０】
このように色処理手段２３に個人識別処理手段７のデータ記録手段７ａから登録データの肌色に関するデータＤＴが供給されることで、信号処理手段１０内の色処理手段２３では、検出された肌色が登録データと比較され、登録された肌色と同一か否かが判断される。そして一致と判断した場合は、色処理手段２３は、肌色一致判定結果ＳＤをＨとして出力し、不一致と判断した場合には、肌色一致判定結果ＳＤをＬとして出力する。
【００６１】
また、色処理手段２３は、被写体２の肌色を判別した肌色一致判定結果ＳＤを個人識別処理手段７に出力する。個人識別処理手段７では、肌色一致判定結果ＳＤが一致を示す場合に、点灯させていた偽造判定用照明手段５を消灯して個人識別用照明手段１を点灯させるように切り替えて、個人識別処理を実施する。つまり、肌色一致判定結果ＳＤは照明切替制御信号としても機能する。尚、本実施の形態では、上記したように肌色一致判定結果ＳＤを出力しているが、例えば色判別した結果そのものを個人識別処理手段７へ供給し、個人識別処理手段７内で、色座標を判断し、登録データ内に保存されたデータと照合することで、肌色が一致か否か判断するようにしてもよい。
【００６２】
本実施の形態の色処理手段２３は、上記の処理を実施するために、その内部に色検出手段２３ａと色判定手段２３ｂを有している。色検出手段２３ａは、後述する被写体形状判定手段２８からの生体の特徴部分の領域の検出結果を受信して背景部分の領域を除外するようにして、ホワイトバランス制御手段２０の出力、即ちホワイトバランスが調整された後のデジタルＲＧＢ信号ＳＡから被写体２の肌色を検出し、色判定手段２３ｂは、その検出された肌色を、データ記録手段７ａに登録された肌色と照明のデータにより識別して適合するか否かを判定する。
【００６３】
以上のように、偽造判定用照明手段５の照射光により照射された被写体２の反射光が固体撮像素子４で撮像され、色検出手段２３ａは、その固体撮像素子４からの各色成分毎の画像データから、生体の特徴部分の肌色を識別するための値を演算することで肌色を検出している。その検出方法としては、生体の特徴部分の画像データから、生体の特徴部分の肌色を識別するための値として、少なくとも色相Ｈ及び彩度Ｓの値を演算しており、さらに明度Ｌの値を演算している。さらに具体的には、生体の特徴部分の画像データから、以下の（３）式を用いて少なくとも色相Ｈ及び彩度Ｓの値を演算する。
Ｌ＝Ｙ
Ｈ＝ａｒｃｔａｎ（Ｖ／Ｕ）
Ｓ＝（Ｕ×Ｕ＋Ｖ×Ｖ）１／２      ・・・（３）
但し、
Ｙ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ
Ｕ＝Ｂ−Ｙ
Ｖ＝Ｒ−Ｙ
（但し、Ｈ：色相、Ｓ：彩度、Ｌ：明度、Ｙ：輝度、Ｒ：赤色の出力値、Ｇ：緑色の出力値、Ｂ：青色の出力値）
【００６４】
色判定手段２３ｂは、色検出手段２３ａで検出された画像色を、データ記録手段７ａに記録された画像データの肌色を識別するための値により識別して適合するか否かを判定する。色判定手段２３ｂは、全ての色成分で判定することも可能であるが、例えば、緑色の平均値により判定する。より詳しくは、色判定手段２３ｂは、色相Ｈの値が所定の最小値と所定の最大値の間にあり、彩度Ｓの値が所定の最大値以下であるという条件を満足する場合に適合すると判定する。この条件とする理由は、肌色は、被写体２の体調、日焼け等による変化、照明条件の変化等により変動があるため、肌色の識別には、登録された肌色にそれらの変動を考慮した範囲内に、検出された肌色が適合するか否かを判定するようにしたためである。
又、Ｇ（緑）の平均値を用いて、肌色判別のための色相Ｈ、彩度Ｓの判別条件を切り換えるようにしても良い。
Ｇの平均値が高い（白飽和に近い）状態や、Ｇの平均値が低い（暗い）状態の場合等には、クロマ抑圧処理が施される可能性が高くなるため誤判別されやすくなる。誤判別を防止するためには判別条件を緩和することで対応できる。また、条件を厳しくし、照度が暗く判別できない等の警告を発生させることも可能である。
【００６５】
尚、本実施の形態ではホワイトバランスが調整された後のデジタルＲＧＢ信号ＳＡを用いているが、例えば、ホワイトバランス制御における各色のゲイン（利得）が入力される場合は、Ａ／Ｄ変換手段の出力（ホワイトバランスが調整されていないデジタルＲＧＢ信号ＳＡ）を用いて、各色のゲイン（利得）を考慮して被写体２の肌色を検出及び判定してもよい。
【００６６】
個人識別用輝度レベル検出手段２６は、積算手段２２の分割領域毎のＲＧＢ各色積算値ＳＦからＲ（赤）画素（又は赤感度の高い画素）の積算値を用いて、撮像画面の各色成分毎の画像データの輝度信号のレベルの平均値（ＡＰＬ）を検出する。
【００６７】
偽造判定用輝度レベル検出手段２７は、積算手段２２から出力された分割領域毎のＲＧＢ各色積算値ＳＦと、固体撮像素子４の各色成分毎の画素数とから、各色成分毎の画像データの輝度信号のレベルの平均値（ＡＰＬ）を検出する。その画像データの輝度信号のレベルの平均値として、特に、緑色の輝度信号のレベルの平均値（ＡＰＬ）を検出する。例えば、固体撮像素子４の緑画素数と積算手段２２の分割領域毎のＲＧＢ各色積算値ＳＦのＧ（緑）の積算値に基づいて、撮像画面のＡＰＬレベルを検出する。
個人識別用輝度レベル検出手段２６の出力ならびに、偽造判定用輝度レベル検出手段２７の出力は、制御手段１２にＲ画素とＧ画素の平均輝度値ＳＢとして入力される。
【００６８】
被写体形状判定手段２８は、明度の値を用いて、生体の特徴部分の形状パターン及び濃淡の変化から生体の特徴部分の領域を検出し、その領域の検出結果を色検出手段２３ａに送出する。色検出手段２３ａは、その領域の検出結果が入力されることにより、各色成分毎の画像データのうちの生体の特徴部分の領域のデータを背景部分の領域のデータと分離させて肌色を検出することができる。
【００６９】
図７は、図１及び図５に示した個人識別装置により偽造判定処理後に個人識別処理を実施する場合の一例を示したフローチャートである。なお、図中の処理ステップＳ３及びＳ７に示した撮像処理は、図８を用いてさらに詳しく後述する。
【００７０】
個人識別処理手段７では、図示されないユーザからの識別処理の開始要求を受けたか否かを判断している。又は、指あるいは手のひら等の生体の個人認証に用いられる身体固有の特徴部分が、所定の検出位置に配置されたか否かを検出している。つまり、個人識別処理手段７は、個人識別処理が開始されたか否かを判断している（Ｓ１）。そして、例えば開始要求を受けたか、所定の検出位置に身体固有の特徴部分が配置された場合（Ｓ１：ＹＥＳ）に、個人識別処理手段７は、制御手段１２に対して個人識別処理が開始されたこと、つまり偽造判別処理を開始しても良いことを撮像動作切替信号ＣＥにより通知する。開始要求が無い場合や検出位置に特徴部分が配置されない場合（Ｓ１：ＮＯ）には、個人識別処理手段７は、再びステップＳ１の処理を繰り返す。
【００７１】
この通知を受けた制御手段１２では、偽造判定用照明手段５を点灯すると共にアナログ信号処理手段８の露出条件を可視光により肌色を検出するモード、即ち偽造判別モードに設定し（Ｓ２）、図８を用いて後述する撮像処理を実施する（Ｓ３）。
信号処理手段１０内の色処理手段２３は、撮像された結果から肌色を検出し、データ記録手段７ａから読み出した肌色の登録データと比較する（Ｓ４）。
【００７２】
検出された肌色が登録データの肌色と一致する場合（Ｓ５：ＹＥＳ）には、色処理手段２３から一致を示す肌色一致判定結果ＳＤが個人識別処理手段７に出力され、個人識別処理手段７は、制御手段１２に対して検出された肌色が登録データと一致したこと、つまり個人識別処理を開始しても良いことを撮像動作切替信号ＣＥにより通知する。
【００７３】
制御手段１２は、個人識別処理を開始しても良いことを示す撮像動作切替信号ＣＥを受けて、偽造判定用照明手段５を消灯して個人識別用照明手段１を点灯するように照明を切り替えると共にアナログ信号処理手段８の露出条件を近赤外光により指紋パターン又は静脈パターンを検出するモード、即ち個人識別モードに設定し（Ｓ６）、図８を用いて後述する撮像処理を実施する（Ｓ７）。その後、制御手段１２は、身体固有の特徴部分を撮像したデータに基づいて、指紋パターン又は静脈パターンの照合等の信号処理を実施することにより個人識別処理を実施する（Ｓ８）。
【００７４】
図８は、図７の撮像処理の一例を示すフローチャートである。
制御手段１２は、個人識別装置の個人識別処置手段７からの撮像動作切替信号ＣＥによる動作が、個人識別処理を開始するモード、つまり偽造判別処理が終了して個人識別処理を実施するモードになっているかを判断する（Ｓ１０）。
【００７５】
個人識別モードになっている場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）には、制御手段１２は、信号処理手段１０からのＲ画素とＧ画素の平均輝度値（ＡＰＬ）ＳＢからＲのＡＰＬを検出し（Ｓ１１）、そのＲのＡＰＬに基づいて個人識別処理に適した露出条件を設定して、アナログ信号処理手段８に対してその露出条件が反映された利得制御信号ＣＦを送出する（Ｓ１２）。その後、制御手段１２は、個人識別モードで生体の個人認証に用いられる身体固有の特徴部分を撮影する（Ｓ１３）。
【００７６】
一方、個人識別モードになっていない場合（Ｓ１０：ＮＯ）には、制御手段１２は、信号処理手段１０からのＲ画素とＧ画素の平均輝度値（ＡＰＬ）ＳＢからＧのＡＰＬを検出し（Ｓ１４）、そのＧのＡＰＬに基づいて偽造判別処理に適した露出条件を設定して、アナログ信号処理手段８に対してその露出条件が反映された利得制御信号ＣＦを送出する（Ｓ１２）。その後、制御手段１２は、偽造判別モードで生体の個人認証に用いられる身体固有の特徴部分を撮影する（Ｓ１３）。
【００７７】
上記では説明の便宜上から図７の処理と図８の処理に分けて説明したが、実際の処理は図７と図８の処理を組み合わせて実施してもよい。まずステップＳ６、Ｓ７、Ｓ１１及びＳ１２の個人識別モードについて説明する。個人識別モードは、個人識別用照明手段１を用いた被写体２の透過光を検出する処理であり、透過光を利用するため、赤の波長領域から近赤外光の波長領域までの信号成分のみしか存在しないため、図３のＲ（赤）画素に位置する受光素子（例えば図２の受光素子１３が図３のカラーフィルタの赤が配置されている位置の受光素子である場合）のみにデータが存在する。つまりＲの色信号のみが存在する。
【００７８】
信号処理手段１０では、分割領域毎のＲＧＢ各色積算値ＳＦからＲ画素の値（積算値）を検出し、受光素子の画素数で割る演算を実施することで、平均輝度レベル（ＡＰＬ：Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｌｅｖｅｌ）を検出し、Ｒ画素の平均輝度値ＳＢを制御手段１２に出力する。そして制御手段１２では、信号処理手段１０からのＲ画素の平均輝度値ＳＢに基づいて露出条件を判断し、タイミング生成手段１１（電子シャッタ制御）、アナログ信号処理手段８（利得制御）と、個人識別用照明手段１（照度制御）の制御を実施する。
【００７９】
Ｒ画素のみのデータを用いることで、Ｒ出力のダイナミックレンジを確保することができ、Ｒ信号のＳ／Ｎ改善、被写体２のコントラスト向上の効果がある。
【００８０】
次にステップＳ２、Ｓ３、Ｓ１４及びＳ１２の偽造判別モードについて説明する。偽造判別モードは、偽造判定用照明手段５を用いた被写体２の反射光及び散乱光を検出する処理であり、反射光及び散乱光を利用するため、個人識別モードとは異なり、図３のＢ（青）画素に位置する受光素子や、Ｇ（緑）画素に位置する受光素子にもデータが存在する。従って、Ｒの色信号のみでなくＢの色信号やＧの色信号も存在する。
【００８１】
そこで、信号処理手段１０では、分割領域毎のＲＧＢ各色積算値ＳＦからベイヤー配列においては輝度信号と同等であるＧ画素の値（積算値）を検出し、受光素子の画素数で割る演算を実施することで、平均輝度レベル（ＡＰＬ：Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｌｅｖｅｌ）を検出し、Ｇ画素の平均輝度値ＳＢを出力する。そして制御手段１２では、信号処理手段１０からのＧ画素の平均輝度値ＳＢに基づいて露出条件を判断し、タイミング生成手段１１（電子シャッタ制御）、アナログ信号処理手段８（利得制御）と、個人識別用照明手段１（照度制御）の制御を実施する。
【００８２】
本実施の形態の個人識別装置では、個人識別処理を実施する前に肌色判別ができることから、被写体２の肌色のデータと、データ記録手段７ａ内の登録データとの照合を行うことで、被写体２の個人認証に用いられる特徴部分が偽造物であることを検出でき、偽造物による個人認証を防止することができる。また、被写体２の個人認証に用いられる特徴部分が、例えば油性フェルトペンや油により汚れていた場合、特徴部分の色が肌色とは異なる色であることを速やかに検知して、汚れている旨の警告をユーザへ示すことができるので、個人認証の精度が特徴部分の汚れにより低下する事態を避けることができる。
【００８３】
本実施の形態の個人識別装置では、カラーの固体撮像素子４を用いることで、従来の個人識別装置で問題になっていた偽造物の判別が困難という問題に対して、生体として重要な肌色のデータを用いることが可能となり、偽造判定の精度を向上させることができる。また、高精度で肌色を判定でき、その肌色検出結果に基づいて事前に偽造か否か判断することができ、その後の個人識別処理を実施するか、中止するかの選択が可能となり、システム全体の個人識別処理時間を短縮することができる。
【００８４】
このように本実施の形態では、指紋パターンあるいは指や手の静脈パターンを認証する個人識別装置に用いられる偽造物を検出する偽造判定用撮像装置あるいはそのような偽造判定用撮像装置を含む個人識別装置を提供でき、その際に特殊な機構部品や余分なメモリを用いないようにして低コストで小形であるが安全性が高いものを提供することができる。
【００８５】
実施の形態２．
図９及び図１０は、本発明の実施の形態２に係る個人識別装置の基本構成を示すブロック図である。
図９及び図１０の構成は、図１等に示した実施の形態１の構成に対して、近赤外光をカットするための赤外カットフィルタ（ＩＲＣＦ：Ｉｎｆｒａ  Ｒｅｄ  Ｃｕｔ  Ｆｉｌｔｅｒ）２４が追加され、その赤外カットフィルタ２４を近赤外光を固体撮像素子４に受光させる位置と受光させない位置に制御するフィルタ位置制御手段（不図示）を有している点が異なっている。他の構成は実施の形態１と同様であるので重複する説明を省略する。
【００８６】
図９では、被写体２（又はレンズ３）から撮像素子４までの光路を横切るように、赤色光又は近赤外光領域内の発光スペクトルを遮光する赤外カットフィルタ２４がフィルタ位置制御手段により挿入位置と非挿入位置を切替可能に配置されている。つまり、赤外カットフィルタ２４は、近赤外光をカットするための有効位置に配置されている場合を示している。この配置の場合は、赤外カットフィルタ２４は光源からの出射光の中の近赤外成分を除去することができる。従って、個人識別用照明手段１から出射されて被写体２を透過した近赤外光は固体撮像素子４に結像される前に除去されて受光されない。
【００８７】
図１０では、レンズ３から撮像素子４までの光路を横切らないように赤外カットフィルタ２４がフィルタ位置制御手段により配置されている。つまり、赤外カットフィルタ２４は、近赤外光をカットするための有効ではない位置に配置されている場合を示している。この配置の場合は、赤外カットフィルタ２４は光源からの出射光の中の近赤外成分が除去されない。従って、個人識別用照明手段１から出射されて被写体２を透過した近赤外光は固体撮像素子４に結像されて受光される。
【００８８】
データ記録手段７ａには、赤色光又は近赤外光領域内の発光スペクトルの照射光により撮像された場合の画像データが予め記録される。制御手段１２は、赤外カットフィルタ２４をフィルタ位置制御手段により非挿入位置に配置させて偽造判定用撮像装置の処理を実施させ、身体の特徴部分から検出された色が登録された画像データの色と適合する場合には、赤外カットフィルタ２４をフィルタ位置制御手段により挿入位置に配置させて個人識別処理手段の処理を実施する。
【００８９】
このように本実施の形態の個人識別装置では、実施の形態１の効果に加えて、指紋パターン、静脈パターンなどの特徴点検出精度を低下させることなく、受光された可視光の色再現性を向上させて、色を検出して肌色判別する精度を向上させることができる。
【００９０】
実施の形態３
図１１は、本発明の実施の形態３に係る固体撮像素子のカラーフィルタの配置を示す図である。
本実施の形態の固体撮像素子４は、個人識別用照明手段１の照射光（近赤外光）を減衰させないで受光するために、上部に複数の色成分フィルタが配列されない画素が所定順序で配列される。
【００９１】
実施の形態３の構成は、図１等に示した実施の形態１あるいは図９等に示し他実施の形態２の構成に対して、図４に示した固体撮像素子４のカラーフィルタの配置が異なっている。より具体的には、本実施の形態では、図４のカラーフィルタの一部のＧ（例えばベイヤー配列における輝度データを得るためのＧ）に代えてＮＩＲ（Ｎｅａｒ  Ｉｎｆｒａ  Ｒｅｄ）と記載した画素が配置されている。このＮＩＲという記載は、フィルタが配置されず、近赤外光をそのまま透過させる画素であることを意味している。他の構成は、実施の形態１あるいは実施の形態２と同様であるので重複する説明を省略する。
【００９２】
このように本実施の形態の個人識別装置では、実施の形態１の効果に加えて、ＮＩＲと示された画素では、実施の形態１等で用いていたＲのフィルタさえ配置されていないため、被写体２を透過した近赤外光がＲのフィルタにより減衰されないことになり透過率が高くなり、近赤外光の感度を高めることができる。また、１枚の固体撮像素子４上に近赤外光とその他の色成分の光を受光する画素が配置されることになるため、偽造判別モードの撮像処理と個人識別モードの撮像処理を一回の撮影で実施することができるので、偽造判別を伴う個人識別に必要となる時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る個人識別装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した固体撮像素子４の構成の一例を示す図である。
【図３】図１及び図２に示した固体撮像素子４のカラーフィルタの配置の一例を示す図である。
【図４】図１〜図３に示した固体撮像素子４のカラーフィルタの分光感度特性の一例を示す図である。
【図５】図１の個人識別装置における撮像処理手段６の内部構成を示したブロック図である。
【図６】図５に示された撮像処理手段６内の信号処理手段１０の構成の一例を示す図である。
【図７】図１及び図５に示した個人識別装置により偽造判定処理後に個人識別処理を実施する場合の一例を示したフローチャートである。
【図８】図７の撮像処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態２に係る個人識別装置の基本構成を示すブロック図であり、近赤外光を固体撮像素子４に受光させない赤外カットフィルタ２４の位置を示す。
【図１０】発明の実施の形態２に係る個人識別装置の基本構成を示すブロック図であり、近赤外光を固体撮像素子４に受光させる赤外カットフィルタ２４の位置を示す。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る固体撮像素子のカラーフィルタの配置を示す図である。本発明の実施の形態３に係る固体撮像素子のカラーフィルタの配置を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１  個人識別用照明手段、  ２  被写体、  ３  レンズ、  ４  固体撮像素子、  ５  偽造判定用照明手段、  ６  撮像処理手段、  ７  個人識別処理手段、  ７ａ  データ記録手段（データベース）、  ８  アナログ信号処理手段、  ９  Ａ／Ｄ変換手段、  １０  信号処理手段、  １１  タイミング生成手段、  １２  制御手段、  １３  第一の光電変換素子、  １４  第二の光電変換素子、  １５  第三の光電変換素子、  １６  第四の光電変換素子、  １７  垂直ＣＣＤ、  １８  水平ＣＣＤ、  １９  フローティング・ドレイン・アンプ、  ２０  ホワイトバランス制御手段、  ２１  階調補正手段、  ２２  積算手段、  ２３  色処理手段、  ２３ａ  色検出手段、  ２３ｂ  色判定手段、  ２４  赤外カットフィルタ、  ２６  個人識別用輝度レベル検出手段、  ２７  偽造判定用輝度レベル検出手段、  ２８  被写体形状判定手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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